浅谈跨粉煤灰库区桥梁桩基施工技术的应用

李炎军

旋挖钻施工技术是目前桥梁桩基施工中较为新型的施工技术之一，因其自身具有污染小、施工效率快、施工质量和自动化程度高等优势，被广泛应用在桥梁桩基施工中，且通过该技术的应用也改变了传统桩基施工中存在的问题，降低了施工难度，保护了周边环境质量，进而为桥梁道路建设行业的发展提供了有利帮助。

一、项目概况

（一）工程简介

粉煤灰库区所处的场地地层主要由新近堆积粉煤灰吹填土层和第四系坡积土土层组成，基岩为第三系沉积粗砂岩、红色粉砂岩和石炭纪灰岩及前震旦纪千枚岩组成。灰岩为可溶性岩，溶洞发育，岩面变化较大，场地地质构造较为复杂。为确保跨越灰库桥桥梁的使用寿命，桥梁采用的是D160钻孔灌注桩穿透粉煤灰层和部分溶洞区嵌入微风化千枚岩作为基础持力层，开展相应施工作业，以保证整体施工质量。

（二）地基岩土层的性质和均匀性

通过勘察资料显示可以看出，本工程中存在的岩土层结构和其具体特征为：第一，粉煤灰：灰黑色，湿，松密～稍密状态，物质成分主 要 为SiO2、AL2O3、FeO、TiO等组成，含有8%～10%有机质，层厚6～31.5米，主要分布在表层，工程性能较差，性质变化较大，基本全场分布。第二，粉质黏土：黄褐色，可塑状态，湿，物质成分主要由黏粒、粉粒和少量细砂粒组成，属残坡积地层，主要位于粉煤灰库区底部和周边山体风化层表层。第三，-1强风化粗砂岩：灰白色，强风化，湿，岩体裂隙很发育，极破碎，呈碎块状-散体状结构，主要分布在场地西侧。第四，-2中风化粗砂岩：灰白色，中风化，岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为V类。第五，-1全风化粉砂岩：紫红色，全风化，湿，岩体风化呈土状，主要分布在场地中部，分布较广泛。第六，-2强风化粉砂岩：紫红色，强风化，工程性能较好，性质较均匀。第七，-1强风化千枚岩：黄褐色，强风化，湿，岩体完整程度为极破碎。主要分布在场地两侧。第八，-2中风化千枚岩：灰黑色、青灰色，中风化，湿，岩体裂隙发育，岩体破碎，呈碎块状-层状结构，其层顶埋深为27.90～69.20米。第九，-3微风化千枚岩：灰黑色，微风化，裂隙较发育，呈块状、厚层状构造，能见明显的千枚岩层理构造，主要分布在场地东侧。第十，充填土：黄褐色，湿，基本上呈可塑状态，局部呈软塑状态，物质成分为黏性土、风化千枚岩碎屑、砂性土和少量石英碎石组成，充填土层中可能含有灰岩孤石，其强度较低，高压缩性，主要为灰岩溶洞冲填物，其层顶埋深为15.30～40.60米，层厚达10.00～40.00米。主要分布在场地两侧。第十一，灰岩：灰白色、灰黑色，湿，岩体裂隙较发育，岩体较破碎，厚层状结构，岩石坚硬程度为较硬岩，埋深在25.50～46.30米，分布在桥梁两侧。

表1 稳定液的主要材料表

（三）总体方案

由于该工程位于粉煤灰堆积库区域内，所以在桩基施工中先进行粉煤灰开挖至桩顶标高下一米的距离时，进行换填钻孔平台，之后再利用振动锤插打钢护筒的方式，使其达到标高设计要求，利用旋挖钻施工技术进行粉煤灰层和土层的钻孔施工，然后再利用冲击钻进行岩层施工。

二、旋挖、冲击钻孔桩施工技术

（一）泥浆（稳定液）制备

1.原材料。泥浆在制备过程中要确保其密度、黏度以及PH值含沙量等指标参数在规定的标准范围内，这样才能有效保证其性能的稳定，符合施工具体要求。泥浆中的膨润土需按照国家规定的标准要求进行选购，选择黏粒含量大于50%，塑性指标大于20，含砂量小于5%，且在泥浆制备中，二氧化硅和三氧化铝材质的比例要在黏土3～4倍，以提高泥浆质量。具体内容如表1所示。

2.配合比。配合比的确定需要结合地基土的性能和状态、钻机的情况以及工程施工的具体要求。通常情况下，100升的水中需要加8千克左右的膨润土，对于黏性土只需加入4千克左右的膨润土。所以工作人员需要结合土层的实际情况，确定配合比内容，以优化泥浆性能，为后续施工质量的保障奠定基础。

（二）灌注桩成孔施工技术

1.施工测量与钢护筒插钉施工技术。在完成钻孔平台开挖作业并实施填平处理后，需要利用全站仪对孔桩位置予以确定，并利用吊机实施钢护筒的插打作业。其中需要注意的重点事项有：第一，钢护筒要选择厚度在20毫米以上的A3钢板卷制，且直径控制在1.7米左右。第二，钢护筒应以8.5米左右的长度进行分段制作，确保其质量。第三，由于钢护筒是以拼接形式连接的，所以在拼接过程中应注意其连接性，并确保整体长度符合工程的实际要求。第四，在钢护筒插入过程中，需保证其位置的垂直性、准确性，不得存在较大偏差，且插打流程要严格按照施工流程进行操作。具体流程：场地换填清理平整→测量放桩位→插打钢护筒→校核钢护筒垂直度→钻机就位→钻孔施工。

2.旋挖钻成孔施工技术。在施工过程中需要在动力头转动底门的位置上安装筒式钻斗机，以保证岩土层的施工质量，同时还需利用卷扬机、伸缩钻杆等设备进行卸土，减少杂质混入，以加强钻孔深度的合理性。在钢护筒插入过程中，可根据土层结构选择合适的钻进方式，如干式钻进法、清水钻进法等，且无须泥浆护壁。但对于较为松散或者存在地下水的土层来说，则需要采用静态泥浆护壁钻进工艺来确保结构的稳定性，减少危险的发生。在施工过程中，应及时查看钻头情况，一旦发现其存在磨损，务必及时更换，保证工作效率。

3.冲击成孔施工技术。冲孔桩机主要是在中风化、微风化千枚岩中成孔。首先桩基就位。就位过程中，要确保钢丝绳中心与桩机位中心的一致性，以免在施工中存在偏差等问题，影响孔洞质量。其次冲击成孔。由于本工程采用了填筑平整钻孔平台，其护筒脚下的土层相对较为松散，所以在钻孔前需要添加适量的黏土，并调整其冲程情况，来确保施工质量。另外，在冲程过程中，应根据土层、岩石层的情况合理区分冲程情况，如砾石、漂石类土层可以采用高冲程；松散土层可以采用中冲层，这样能够更好地降低钻孔中产生的振动频率，避免坍塌问题的出现。再次，检孔工序在成孔后，下钢筋笼这一阶段内，且要根据实际孔径情况制作合理的检孔器。在检查过程中，将检孔器缓慢的放入孔内，如果发现下放过程中畅通无阻，则说明孔径大于笼径；如果遇到阻碍，则说明孔径设置存在问题，需要采取合理方式予以解决。最后为砼的灌注。首批混凝土灌注采用的是拨球法施工，利用大集料斗和导管将砼料灌注到指定位置，在首批砼灌注完成后，利用小集料斗进行后续浇筑作业，直到完成整根桩的浇筑作业。在砼灌注时，需确保混凝土土面的高度、强度等与实际要求相符，及时调整导管掩埋深度，让其不超过2～6米。且顶面的浇筑标高应控制在0.8米以上，并对多余部分予以提出。灌注过程中务必做好详细记录，便于后期检查工作的开展。

三、溶洞处理

（一）一般溶洞处理

一般溶洞指的是高度在4米以内，且连通性较差的溶洞。在处理过程中，要先结合勘察情况和超前钻资料制定合理的施工方案，以加强土质设计的准确性，且要求工作人员详细了解溶洞情况以及施工技术，从而促进施工的有序进行。在击穿洞顶前，应使用小冲程缓慢进行，避免卡钻情况的发生。当施工中存在泥浆面下降、孔内水位变化较大、钻进速度较快等情况时，表面已经进入溶洞。

（二）大型溶洞处理

对于高于4米，连通性较好的溶洞，需按照大型溶洞完成处理工作，其通常采用的方式有片石水泥造壁法和灌注混凝土护壁二次成孔钻进法这两种。

1.片石水泥土造壁法。在施工过程中，一旦出现漏浆情况，要及时采用泥浆填补，并向孔中抛袋装水泥和黏土、片石混合物的方式来降低漏浆影响，待改善后方可开展钻进工作。在钻进过程中，应确保在泥浆凝结前完成作业内容，以免因浆液凝固影响钻进效果和质量。

2.灌注混凝土护壁二次成孔钻进法。在处理填充物为流塑状溶洞时，很容易出现涌水、涌浆等情况，这时可以采用该方法对其进行改善，以保证泥浆侧向压力的平稳性。在施工作业中，可以在击穿溶洞顶板后加大泥浆注入比重，减少上述情况的发生，保证护壁质量。而在钻至溶洞底板后，可以通过完善混凝土溶液灌注的方式来保证其稳固性。此外，在整体施工过程中，还应合理控制施工顺序，通过分段施工的方式来提高整体施工质量，减少坍塌等危险的发生。

（三）桩基施工质量控制

1.孔壁坍孔及预防措施。造成孔壁坍塌的原因主要有：提升下落冲锤和掏渣桶时发生的孔壁碰撞；护筒周围保护措施不合理，产生漏水现象，影响孔壁质量；泥浆注入不合理或者泥浆密度不足；松散土层中进尺速度较快。所以在实际施工中，应保证下落冲锤和掏渣桶的稳定性，减少碰撞的发生；同时还要强化护筒周边的防护效果，提高泥浆灌注质量，减少问题的产生；在松散土层施工中，应合理控制进尺速度。

2.成孔偏位及预防措施。成孔偏位的产生原因有：桩机安装中，应做好支撑和固定作业以避免其存在不稳定的情况，另外若土层结构变化还会使得桩机位置出现偏移。其预防措施为：首先，对桩机进行加固处理，加强其位置的稳定性。其次，对地层结构实行详细勘察，对不均匀区域予以填充，加强其平整性。且在回填过程中，需合理选择回填材料，并确定高程数值，减少偏差的产生。最后，在填充完成后，需静止2小时左右，确定桩位的准确性，以免影响施工效果。穿过倾斜岩层过程中，可采用自重较大的冲击钻，以低锤密击的方法进行。

四、结语

在跨粉煤灰库区桥梁桩基施工中，应当结合场地整体地质情况合理选择桩基施工技术，设计合理的施工方案内容，以促进施工作业的有序进行，减少坍塌等问题的出现。与此同时，在施工过程中，还要对存在的问题予以及时发现和解决，以避免问题扩大影响桩基整体施工效果，增大危险系数。唯有如此，才能有效提高桥梁桩基施工质量，优化桥梁使用性能，进而为我国交通行业的进一步发展贡献力量。